Des LED plus lumineuses et des cellules solaires plus efficaces sont deux applications potentielles des recherches d'A*STAR sur les structures en treillis qui peuvent ralentir ou piéger la lumière.

Exploiter l'énergie des vagues en la localisant et en supprimant sa propagation dans un milieu est une technique puissante. Maintenant, Alagappin Gandhi et Png Ching Eng Jason de l'A*STAR Institute of High Performance Computing ont calculé une conception qui localise la lumière dans de minuscules boucles, au sein d'une structure bidimensionnelle créée en fusionnant deux réseaux de périodicités légèrement différentes.

La nouvelle technique ne se limite pas à la lumière, et peut permettre la conception de systèmes qui peuvent contrôler avec précision l'énergie des vagues dans n'importe quel domaine et à n'importe quelle échelle-son, thermique, l'eau, ou encore des ondes de matière comme dans les condensats de Bose-Einstein.

Pour les appareils basés sur la lumière, les nouvelles connaissances pourraient être utilisées pour créer des composants photoniques plus efficaces, dit Gandhi.

"Si vous dessinez la surface d'une LED avec des treillis fusionnés, cela aidera à faire sortir la lumière efficacement, " dit Gandhi. " Pour une cellule solaire, Cependant, les treillis fusionnés aideront la lumière à mieux entrer afin que plus d'énergie puisse être récoltée."

La possibilité de créer des résonateurs dans lesquels la lumière est localisée à la surface d'un appareil a également des applications dans les composants informatiques quantiques basés sur la lumière, tels que les défauts du diamant.

Gandhi et Png ont conçu les structures en superposant des réseaux de petits matériaux diélectriques circulaires avec des périodes dans un rapport simple R:R-1 - par exemple un réseau est fusionné avec un autre dont l'espacement est 4/3 aussi grand, ou 5/4, 6/5 etc...

"Cela crée un effet bidimensionnel similaire aux battements entre deux ondes de fréquence très proche, " dit Gandhi. " Là où il y a des ventres, la lumière est localisée sous la forme d'un chemin fermé. "

Gandhi a déclaré que la création d'un réseau régulier de boucles de lumière localisées contrastait avec la localisation d'Anderson, qui découle du caractère aléatoire d'une structure. "C'est une manière systématique de créer un grand nombre de boucles, " a déclaré Gandhi.

Gandhi et Png ont effectué des simulations numériques de la propagation de la lumière dans une gamme de longueurs d'onde légèrement inférieures à celle de l'espacement du réseau, et calculé la structure des bandes d'énergie. Ils ont constaté que lorsque R augmentait, il a émergé un grand nombre de bandes d'énergie dont la lumière avait une vitesse de groupe de zéro, la signature lumineuse localisée à l'intérieur du cristal.

Gandhi a déclaré que les réseaux fusionnés fourniraient également aux chercheurs un moyen d'explorer les propriétés topologiques, tels que les modes de bord protégés.